CZ2008363A3 - Zkušební trat k testování zarízení pro odber vzorku emisí - Google Patents

Abstract

Zkušební trat slouží k testování vzorkovacího zarízení, které se používá pri merení koncentrací škodlivin proudících v potrubí jako heterogenní smes typu aerosol. Vzorkovací zarízení pracuje s izokinetickým odberem vzorku aerosolu, napríklad podle technické normy ISO 9096 pro emisní merení prachu. Predmetná zkušební trat, která se k testovanému vzorkovacímu zarízení pripojí pomocí hermetické spojky (13), je opatrená trubkovým nástavcem (14) obsahujícím prutokomer (16) a dávkovac (17) škodliviny. Rychlost proudení aerosolu kolem hubice (4) vzorkovacího zarízení modeluje simulátor (20) rízený jednotkou (21). Na základe této rychlosti nastaví ústredna (6) na cerpadle (5) žádanou intenzitu odsávání. Kvalita izokinetického odsávání je tetována porovnáním simulované rychlosti aerosolu s rychlostí vzduchu v ústí (4) hubice (3), kterou namerí prutokomer (16).

Description

Vynález se týká zkušební tratě k testování zařízení pro odběr vzorků emisí, speciálně zařízení pracujících s izokinetickým odběrem vzorků.

Dosavadní stav techniky

Předmětná zkušební trať spadá do oboru měřeni emisí škodlivin, konkrétně do oblasti měřeni koncentrací škodlivin proudících v potrubí v podobě heterogenních směsí typu aerosolu, tj. směsi nosné plynné vzdušiny a unášených pevných či kapalných částic. Jedna nebo více škodlivin se přitom mohou nacházet v libovolných přítomných fyzikálních skupenstvích nebo na né mohou být nějakým způsobem vázány. V těchto případech se k měření emisí používá vzorkovací zařízeni, které provádí odsávání vzorku aerosolu z potrubí pomocí tzv. izokinetického odběru. Takovýto způsob měřeni popisují např. technické normy ISO 9096, EN 13284-1, EN 14385 a EN 1911-1 pro emisní měření prachu, těžkých kovů a chlorovodíku.

Konstrukce vzorkovacího zařízení se řídí požadavky příslušných technických norem. Součásti vzorkovacího zařízeni je mj. trubková sonda ve tvaru „L“, která se při měření emisí na průmyslovém zdroji emisí zasouvá přes měřici otvor ve stěně potrubí do proudu aerosolu. Na vstupu do sondy na jejím kratším ramenu je hubice, která je svým kruhovým ústím otočena kolmo na směr proudění aerosolu. Vně potrubí je umístěno čerpadlo vzorkovacího zařízení, které odsává z potrubí přes sondu vzorek aerosolu.

Pro získáni reprezentativního vzorku aerosolu musí být sonda v potrubí postupně umísťována do předepsané sítě měřicích bodů a v nich musí být při odsáváni plněna podmínka izokinetického odběru. To znamená, že intenzita odsávání vzorku musí být vdaném bodě v každém okamžiku taková, aby rychlost nosné vzdušiny před hubicí, tj. rychlost nabíhajícího proudu vně hubice těsně před jejím ústím, byla shodná s rychlostí uvnitř hubice, resp. rozdíl těchto rychlostí se musí pohybovat v přípustných tolerancích. Pouze při takovém odsáváni si proudnice aerosolu udrží původní tvar i v kritickém místě na vstupu do ústi hubice do sondy. A to je předpoklad reprezentativního odběru vzorku aerosolu. Intenzitu odsáváni • * • · nastavuje regulační obvod vzorkovacího zařízeni především na základě hodnot okamžité lokální rychlosti a teploty nosné vzdušiny v potrubí pro danou polohu hubice sondy. Minimálně u těchto veličin si lokální parametry měří vzorkovací zařízení vlastními čidly. Řídícím prvkem regulačního obvodu je tzv. řídicí ústředna. Podle vybavení testovaného vzorkovacího zařízení může mít úroveň od programovatelné kalkulačky až po složitější prvek vybavený mikroprocesorem pro on-line řízení. Ústředna vyhodnocuje měřené hodnoty z čidel a umožňuje nastavovat intenzitu odsávání. A to opět různými způsoby. Od manuálního prostřednictvím obsluhy vzorkovacího zařízeni až po plně automatické ovládání. Vzorek aerosolu zachycený hubici postupuje dál vzorkovacím zařízením. Škodliviny se zadržuji v zachycovači umístěném mezi sondou a odsávacím čerpadlem. Část škodliviny se může zachytit i v dopravních trasách vzorkovacího zařízení jako tzv. depozit. Ten je po skončení odběru ze vzorkovacího zařízeni předepsaným způsobem vyjmut a přidán do zachycovače. Souhrn činností souvisejících s odsáváním vzorku aerosolu a zachycením škodliviny do zachycovače se obvykle nazývá termínem vzorkováni. Kvalita vzorkování závisí na technické úrovni vzorkovacího zařízení a na kvalitě práce osob pověřených obsluhou tohoto zařízení. Po ukončení vzorkování probíhá analytická část měření emisí již obvykle v prostředí stálé laboratoře. Zde se v matrici zachycovače určí zachycená hmotnost škodliviny. Z této hodnoty a z objemu odebraného vzorku nosné vzdušiny se stanoví koncentrace škodliviny v potrubí zdroje emisí.

Kvalita vzorkováni se v současnosti řeší formou ověřování výsledků naměřené koncentrace na reálném provozním zařízeni. Takovéto provozní zařízeni se však od běžného zařízení liší tím, že je vybráno tak, že má ideálnější podmínky pro vzorkování. Tzn. vybírají se zařízení, na kterých lze dobře popsat vztažnými hodnotami všechny relevantní veličiny důležité pro uskutečnění vzorkování Za vztažnou hodnotu je považována hodnota, která je nejlepšim možným odhadem správné hodnoty a je později použita při statistickém zpracování výsledků za účelem hodnoceni kvality vzorkování. Vybrané provozní zařízeni je tak významově povýšeno na zkušební zařízeni. Na něm se pak do příslušného místa potrubí se známými lokálními parametry vztažných hodnot vkládá hubice sondy vzorkovacího zařízeni a obvyklým způsobem se podle příslušných technických norem uskutečni vzorkování. Nakonec se měřené výsledky porovnají se vztažnými hodnotami • · • · φ · · a provede se vyhodnocení kvality vzorkováni. Praktické ověřování kvality vzorkování se koná na vhodně vybraných zařízeních, kde se organizuji tzv. terénní zkoušky a mezilaboratorní porovnání výsledků měření. To je zmíněno např. v technické normě EN 14385. Při mezilaboratorním porovnání lze také využít souběžného měřeni koncentrace, které je prováděno autonomním monitorovacím systémem provozního zařízeni. To vede k dalšímu upřesnění vztažné hodnoty koncentrace. Tento postup je pro případ měření prachu popsán v článku „Mezilaboratorní porovnávání zkoušek měřeni tuhých znečišťujících látek v emisích“ [V. Bureš, M. Brabec, V. Hejtmánek; Ochrana ovzduší č. 1; 2005; Občanské sdružení Ochrana kvality ovzduší]. V tomto odborném časopise je popsáno měřeni na zkušebním zařízení, kterým je teplárna s kotlem na tuhá paliva. Místo pro odběr vzorku je zvoleno v ideálně dlouhé rovné části kouřovodu za filtrem tuhých znečišťujících látek. Potrubí kouřovodu má průměr 5,4 metru a v tomto profilu se provádí současné testování až čtyř vzorkovacích aparatur. Na uváděném zkušebním zařízení se stanoví celkem spolehlivě vztažná hodnota koncentrace prachu a také dispozice měřicích míst je výborná. Ale porovnávací měřeni lze provádět jen při běžných provozních stavech teplárny. To znamená do hodnoty koncentrace prachu cca 10mg/m³. Porovnávací měřeni na vybraných provozních zařízení jsou také organizována např. v rámci mezinárodního akreditačního systému tzv. formou zkoušeni způsobilosti.

Nevýhodou testováni prováděného tímto způsobem jsou mimo jiné již omezeni vyvolaná samotným výběrem vhodných zařízeni pro účely testováni z pohledu kategorie použité technologie, problémy s dispozicí měřicích míst pro současné odběry zvíce vzorkovacích zařízení, omezené možností nastavování různých provozních stavu, problémy s koordinací programu testováni s provozovatelem s ohledem na jeho komerční potřeby atd. Když už se konkrétní zkušební zařízení vybere, je více méně obecné známé v jakých mezích se dají očekávat vztažné hodnoty koncentrace škodlivin. To může negativně ovlivnit jednání obsluhy při testovacím procesu. Komplikace s určením vztažných hodnot koncentrace na zkušebním zařízení mohou vést ke zjednodušováni provozních podmínek, např. je testování provedeno při časově ustáleném prouděni, což však je v rozporu s požadavkem testovat vzorkovací zařízeni v podmínkách běžného provozu. V některých případech se obtížně určuji lokální rychlosti a koncentrace aerosolu v konkrétním místě potrubí. Tzn. v místě polohy ústí testované měřicí hubice. Paralelní a pro testování nezávislé měření těchto lokálních parametrů stejným typem sondy, tj. invazivní metodou, narušuje proudění v okolí testované hubice a znehodnocuje podmínky pro vzorkováni. Naproti tomu souběžné měřeni rychlosti a koncentrace aerosolu neinvazivními sondami je běžné jen pro určeni středních průřezových hodnot. A to zcela nenaplňuje potřeby testování. Zde je nutné spolehlivě znát přímo lokální hodnoty těchto parametrů. Obtížná je kontrola i dílčích činností vzorkování. Většinou se kontroluje až závěrečný výsledek měřené koncentrace s její vztažnou hodnotou.

Principiálně lepši podmínky pro testování se mohou připravit v laboratorních podmínkách na speciálně konstruované zkušební trati popsané např. v článku „Testovací trať pro stanovení tuhých znečišťujících látek [J. Horák; Sborník referátů z 13. mezinárodní konference Měření emisí; EMPLA 2008], respektive i na fyzikálním modelu reálného zařízení. Protože se však opět jedná o vloženi hubice do profilu potrubí s proudícím aerosolem, problémy s určením lokální rychlosti a koncentrace se objevují i zde.

Účelem tohoto vynálezu je návrh zkušební tratě umožňující testování kvality vzorkováni jednodušším, reprodukovatelnějším a prokazatelnějším způsobem, než lze dosáhnout na současných zkušebních zařízeních.

Podstata vynálezu

Výše uvedeného účelu je dosaženo pomocí zkušební tratě v provedení podle předmětného vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že v prvním provedeni sestává z trubkovitého nástavce opatřeného průtokomérem a alespoň jedním dávkovačem škodliviny a zakončeným hermetickou spojkou pro připojení testovaného zkušebního zařízení, a dále ze simulátoru proudění se signálovým výstupem pro připojení na ústřednu testovaného vzorkovacího zařízení. Ve druhém provedení sestává ze samostatného trubkovitého nástavce, opatřeného průtokomérem a hermetickou spojkou pro připojení hubice testovaného zkušebního zařízeni a dále ze simulátoru prouděni se signálovým výstupem pro připojení na ústřednu testovaného vzorkovacího zařízení a ve třetím provedeni sestává ze samostatného trubkovitého nástavce opatřeného alespoň jedním dávkovačem škodliviny a hermetickou spojkou pro připojení hubice testovaného • » • · • · zkušebního zařízení. Dále podle tohoto vynálezu muže být kterýkoliv zvýše uvedených trubkových nástavců opatřen ohřívačem nosné vzdušiny a/nebo zvlhčovačem nosné vzdušiny a/nebo čidlem teploty a/nebo pomocným čerpadlem. Rovněž podle tohoto vynálezu mohou být signálový výstup simulátoru proudění a/nebo výstup čidla teploty a/nebo průtokoměru a ovládací vstupy dávkovačů škodlivin a/nebo ohřívače nosné vzdušiny a/nebo zvlhčovače nosné vzdušiny napojeny na řídící jednotku zkušební tratě.

Konstrukční řešení navrhované zkušební tratě vychází ze skutečnosti, že proces vzorkování má dvě fáze. V první fází je třeba zajistit v ústi hubice sondy vzorkovacího zařízeni podmínky pro izokinetický odběr vzorků, nezbytný pro získáni reprezentativního množství škodliviny. V druhé fázi je nutné, aby se pokud možno veškeré množství škodliviny prošlé ústím sondy dopravilo spojovacím potrubím do zachycovače škodliviny. A to včetně depozitu, který ulpěl v jiných částech vzorkovacího zařízení. Jak je podrobně objasněno dále, obě uvedené stěžejní činnosti vzorkování předmětná testovací trať zcela jednoznačné zajišťuje a ověřuje.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále podrobněji objasněn pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 je schematicky znázorněn příklad uspořádáni testovaného vzorkovacího zařízení. Příklad provedeni předmětné zkušební tratě ve spojení s testovaných zařízením je schématicky znázorněn na obr. 2.

Příklad provedeni

Pro pochopení činnosti předmětné zkušební tratě je třeba konkrétněji popsat princip a funkci zkoušeného vzorkovacího zařízení. Jedna z jeho možných variant je znázorněna na obr. 1.

Při měření emisí ve skutečných provozních podmínkách se do určeného místa potrubí 1 s proudem 2 aerosolu vkládá sonda se vzorkovací hubicí 3. Tvar hubice 3 musí splňovat podmínky příslušných technických norem. Její ústí 4 má obvykle průměr v rozmezí 4 až 20 mm a je natočeno kolmo na směr proudění aerosolu. Odsávání vzorku z potrubí 1 do vzorkovacího zařízení zabezpečuje odsávací čerpadlo 5 tak, že v ústi 4 hubice 3 jsou dosaženy podmínky a v • · ·

a · • · tt « ···♦ izokinetického odběru. Průběžné plnění těchto podmínek zabezpečuje regulační obvod. Jak na obr. 1, tak i následujícím obr. 2 jsou regulační obvody naznačeny přerušovanými čárami. Na obr. 1 je řídícím prvkem ústředna 6 vzorkovacího zařízení. Do ni přicházejí signály 7 s informacemi o parametrech proudění nosné vzdušiny v daném místě potrubí 1 ze skupiny čidel 8 snímajících dynamický tlak, statický tlak, teplotu a vlhkost vzdušiny. Po doplnění informace o chemickém složeni vzdušiny, které je obvykle konstantní, se vypočítá rychlost prouděni nosné vzdušiny. Z ní se určí postupem popsaným v příslušných technických normách objemový průtok vzdušiny na měřiči 9 průtoku tak, aby zajišťoval v ústí 4 hubice 3 podmínku izokinetického odběru. Ústředna 6 vzorkovacího zařízení musí vzít v úvahu i možné zmenšeni objemového průtoku, které je ekvivalentní množství zkondenzované vody v chladiči 10. Ten se v některých případech umisťuje před měřič 9 průtoku vzorkovacího zařízení. Na základě podmínky pro izokinetický průtok nastavuje regulační obvod pomocí ventilu 11 výkon odsávacího čerpadla 5. Měřičem 9 průtoku zjištěný objemový průtok funguje v regulačním obvodu jako zpětná vazba reagující na změny stavových parametrů proudící vzdušiny, především na změnu rychlosti prouděni a teploty, před ústím 4 hubice 3 a případně na měnící se aerodynamický odpor celého vzorkovacího zařízení. Odsátý vzorek aerosolu se dostává dopravními trasami vzorkovacího zařízeni do zachycovače 12. V jeho matrici se průběžně zachycuje škodlivina. Po ukončeni vzorkováni obsluha vzorkovacího zařízeni zachycovač 12 vyjme, předepsaným způsobem izoluje depozit a ten připojí do matrice zachycovače 12, který následné přese do laboratoře. Tím končí činnost nazývaná vzorkováni.

V předchozím i v následujícím textu jsou termíny měřič průtoku a průtokoměr použit ve smyslu měřidla objemového průtoku. Aby mohly být výpočty spojené s nastavením izokinetického průtoku provedeny, předpokládá se, že vdaném misté jsou kromě měřené hodnoty objemového průtoku známy i údaje o složení vzdušiny, jejím tlaku a teplotě. Prakticky k tomu musí být u těchto měřidel umístěna i čidla na měření statického tlaku a teploty vzdušiny. Informace o parametrech chemického složeni a vlhkosti vzdušiny se u vzorkovacího zařízeni obvykle řeší jiným způsobem a příslušná čidla u průtokoměru nejsou umístěna.

Vzorkovací zařízení, např. ve výše popsaném uspořádáni, je při testování upevněno na stojanu předmětné zkušební tratě znázorněné na obr. 2. Tato zkušební trať je konstruována pro současné testováni obou fázi vzorkování. Na vzorkovací hubici 3 testovaného zařízení se přes hermetickou spojku 13 nasadí trubkový nástavec 14, kterým je do zkušební tratě nasáván proud 15 okolního čistého vzduchu s danou vlhkostí. Nástavec 14 má pro dosaženi vyhovujících tlakových ztrát přiměřenou, obvykle větší, světlost vzhledem ke světlosti ústi 4 hubice 3 a obsahuje objemový průtokoměr 16 a jeden nebo více dávkovačů 17 škodlivin. Případnou možnost testovat vzorkovací zařízeni i pro náročné provozní podmínky zabezpečuje umístění ohřívače 18 a zvlhčovače 19 nosné vzdušiny v nástavci 14.

Simulátor 20 generuje na zkušební trati pro fiktivní polohu hubice 3 ve fyzicky neexistujícím potrubí 1_ signály 7 parametrů představující příslušné lokální hodnoty veličin dynamického a statického tlaku nosné vzdušiny. Dále může generovat i parametry teploty. Ta však může být vytvářena i fyzicky pomocí ohřívače 18. Jelikož ústředna 6 zpracovává informace o množství kondenzátu v chladiči 10 za účelem korekce průtoku na měřiči 9 průtoku, je nutno případnou změnu vlhkosti nosné vzdušiny vytvářet výhradně fyzicky pomocí zvlhčovače 19. Chemické složení vzdušiny se považuje pro účely testováni za konstantní a do ústředny 6 je obvykle zadáváno obsluhou vzorkovacího zařízeni manuálně.

Řídicí ústředna 6 vzorkovacího zařízení signály 7 parametrů vyhodnotí a na základě podmínky izokinetického odběru stanoví požadovanou intenzitu odsávání vzorku. To se provede vyjádřením hodnoty objemového izokinetického průtoku měřeného na měřidle 9 průtoku. Paralelně totéž učiní i řídící jednotka 21 zkušební tratě, ale pro objemový průtokoměr 16 v trubkovém nástavci 14. Oba tyto izokinetické objemové průtoky jsou v konkrétním průřezu kanálu výpočtovými vztahy uvedenými v příslušných technických normách průběžně korigovány na tlak a teplotu nosné vzdušiny v příslušném místě měřeni průtoku. Případně i na odlišné chemické složení nosné vzdušiny, především na její vlhkost, je-li vědomě a měřitelné měněna buď v nástavci zkušební tratě pomocí zvlhčovače 19 nebo v samotném testovaném odběrovém zařízení v chladiči 10.

Ústřednou 6 vzorkovacího zařízení požadovanou hodnotu izokinetického průtoku zajišťuje příslušný výkon odsávacího čerpadla 5. Výkon je podle provedení vzorkovacího zařízeni nastavován automaticky či manuálně prostřednictvím regulačního obvodu za pomoci regulačního ventilu 11 či jiného obdobného tt * zařízeni testovaného vzorkovacího zařízení. Současné je hodnota izokinetického průtoků v daném čase známa díky výpočtu řídící jednotkou 21 i v místě objemového průtokoměru 16. Na něm je tedy znám vždy aktuální poměr skutečně měřeného průtoku ku izokinetickému průtoku. Časový průběh záznamu tohoto poměru je podkladem k hodnocení kvality dodržování podmínky izokinetického odběru

Zároveň s testováním dodržováni podmínky izokinetického odběru je do ústí 4 hubice 3 přes nástavec 14 vnášena škodlivina dávkovačem 17. Porovnáním této vstupní hmotnosti s hmotností škodliviny zachycené vzachycovači 12 se určí hledaná účinnost záchytu. Do zachycené hmotnosti je nutno zahrnout i depozit škodliviny usazený na dopravních trasách mezi hubicí 3 a zachycovačem 12. Dále je třeba v návazné analytické části zohlednit i účinnost stanovení škodliviny v matrici zachycovače 12.

Simulátor 20 proudění modelující statický a dynamický tlak nosné vzdušiny, případně i její teplotu, může příslušné signály generovat jako elektrické signály 7. Ty jsou pak předávány příslušnými vstupy do ústředny 6 vzorkovacího zařízeni a řídící jednotky 21 zkušební tratě. Nebo může tyto parametry vytvářet na fyzikálním základu např. v uzavřených komůrkách pomocí regulovatelného pohybu pístu a elektrického ohřevu. Čidla 8 umístěná v těchto komůrkách přenáší příslušné signály 7 parametrů do ústředny 6 vzorkovacího zařízení a řídící jednotky 21 zkušební tratě. V případě jednoduchého provedení vzorkovacího zařízení s plně manuálním řízením může funkci simulátoru nahradit např. pouze displej zobrazující v určitém časovém režimu příslušné hodnoty veličin.

Objemovým prútokoměrem 16 může být s výhodou turbínový průtokoměr nebo ultrazvukový průtokoměr určený pro vzdušinu bez přítomnosti prachu. Tyto průtokoměry mají principiálně široký měřici rozsah a umožňují měření okamžitého i integrálního objemového průtoku. Nástavec 14 může mít více dávkovačů 17. které však musí být přizpůsobeny formě dávkované škodliviny, tzn., zda je v tuhém nebo kapalném nebo plynném skupenství. Pro účely testováni za ztížených provozních podmínek může být zařazen do nástavce též ohřívač 18 nosné vzdušiny a/nebo zvlhčovač 19 vzdušiny. Nastavovanou relativní vlhkost vzdušiny v ústí 4 hubice 3 lze určit z průtoku vzdušiny, z dodaného množství vody zvlhčovačem 19 a z teploty vzdušiny měřené čidlem 22. Pro snazší ovládání «·····' zkušební tratě je ovládání simulátoru 20, ohřívače 18 vzdušiny, zvlhčovače 19 vzdušiny a dávkovače 17 škodliviny řízeno procesorem řídící jednotky 21 zkušební tratě. V případě, že výkon odsávacího čerpadla 5 nedostačuje pro překonáni :aerodynamického odporu vloženého nástavce 14, lze na vstupu do nástavce 14 instalovat pomocné čerpadlo.

Jak je uvedeno výše proces vzorkováni má dvě fáze. Kvalitu první fáze vzorkování určuje míra dodržováni podmínky izokinetického odběru. Protože je tato podmínka definovaná v příslušných technických normách pomocí shody rychlosti samotné nosné vzdušiny uvnitř hubice a před hubicí sondy, pro účely testování této fáze není třeba používat aerosol. Z toho vyplývá, že se celý problém kontroly první fáze vzorkování nemusí řešit přes hmotnost zachycené škodliviny, ale mnohem jednodušeji přes informace o okamžitých rychlostech nosné vzdušiny uvnitř hubice a před hubicí. Poměr těchto rychlosti se nazývá izokinetický poměr a příslušné technické normy udávají v jakém rozmezí hodnot se odběr považuje za izokinetický. Obvykle je to interval hodnot v rozmezí 0,9 až 1,1. Tato oblast poměru rychlostí nosné vzdušiny zaručuje získání reprezentativního vzorku jak aerosolu, tak i hmotnosti škodliviny.

Na určeni rychlosti vzdušiny před hubicí 3 má při reálném měření emisí vzorkovací zařízení k dispozici vlastní rychlostní sondu. Ta musí poskytovat objektivní měřeni jak při běžném emisním měřeni, tak i při měřeni na současných typech zkušebních zařízení. Právě s určením vztažné hodnoty této rychlosti mají současná zkušební zařízeni jisté problémy. Navrhovaná zkušební trať se jim vyhýbá tím. že k vyvolání efektu proudění nosné vzdušiny v potrubí aplikuje metodu modelováni. Ktomu používá simulátor, který generuje přímo lokální parametry představující statický a dynamický tlak vzdušiny a případně i teplotu nosné vzdušiny v místě před hubici sondy. Modelování proudění přináší další zjednodušeni konstrukce zkušební trati tím, že testované vzorkovací zařízení se nemusí vkládat do potrubí s proudící nosnou vzdušinou, Zkušební trať toto potrubí neobsahuje.

Simulátor 20 zkušební tratě předá ve vhodné formě parametry představující proudící nosnou vzdušinu těsně před hubicí 3 do ústředny 6 testovaného vzorkovacího zařízení. Ta je zpracuje tak, jak by to při běžném použití provedla s parametry získanými ze svých vlastních čidel 8. Výsledkem je, že pro testované ♦ » vzorkovací zařízení jsou pro rozhodující parametry odběru vytvářeny metodou modelováni situace popisující reálné provozní prostředí v potrubí a na základě toho je Čerpadlo vzorkovacího zařízení nastavováno na intenzitu odsávání nosné vzdušiny odpovídající požadavku na izokinetický odběr. Nosnou vzdušinou, ale jen pro potřeby sledováni děje uvnitř hubice 3, je v tomto případě okolní vzduch nasávaný z prostoru umístění zkušební tratě. Pro potřeby testování musí mít vzduch známou hodnotu vlhkosti a je vhodné, aby neobsahoval škodliviny.

Dále je podstatné, že před hubici 3 sondy testovaného vzorkovacího zařízení je pomocí hermetické spojky 13 nasazen trubkový nástavec 14 zkušební tratě. Je zhruba 1 m dlouhý a má přibližně stejný vnitřní průměr jak hubice 3 sondy. V tomto předřazeném nástavci 14 je umístěn průtokoměr 16, kterým prochází veškerá nasávaná vzdušina. Diky tomu je známa i rychlost vzdušiny uvnitř hubice sondy. Pro testování je cenné, že tato významná rychlost je zjištěna jednoznačně, velice přesně a nezávisle na přístrojích testovaného vzorkovacího zařízeni. Podobné použiti nástavce 14 by na stávajících zkušebních zařízeních samozřejmě vyvolalo nepřípustné ovlivněni proudění vzdušiny před hubicí 3. V podmínkách simulovaného proudění k tomu však evidentně nemůže dojit.

Parametry generované simulátorem 20 proudění jsou kromě ústředny 6 testovaného vzorkovacího zařízení, předávány paralelné také do řídící jednotky 21 zkušební tratě. Tato jednotka je obdobou ústředny 6 vzorkovacího zařízení a podobně jako ona analogickými výpočtovými vztahy vyřeší pro izokinetickou podmínku příslušný průtok odsávané vzdušiny. Jen stím rozdílem, že to provede pro průtokoměr 16 umístěný v nástavci 14 zkušební tratě. Na tomto měřidle je tedy na základě parametrů generovaných simulátorem 20 v každém okamžiku známa žádaná hodnota průtoku pro izokinetickou podmínku a skutečně měřená hodnota průtoku vyvolaná činností testovaného vzorkovacího zařízení Je podstatné, že oba průtoky jsou odvozeny ze stejných parametrů generovaných jedním simulátorem 20.

Pro průtokoměr v nástavci platí, že poměr zde měřeného průtoku ku žádanému průtoku pro izokinetický odběr je stejný jako je rychlost uvnitř hubice ku rychlosti před hubicí a rovná se izokínetickému poměru. Časový průběh izokinetického poměru je pak podkladem pro hodnocení kvality izokinetického odběru.

• · · ♦ • « • · · · · · · · · · ·

Μ · · .·.····» ··««··« ·· *· · · ··

Testování druhé fáze vzorkování spočívá ve zjištění účinnosti přenosu hmotnosti škodliviny z ústi 4 hubice 3 sondy do zachycovače 1_2. K tomu je nutno znát v prvé řadě hmotnost škodliviny na vstupu do ústí 4 hubice 3. Určit toto množství přesně je pro současná zkušební zařízeni obtížný úkol. U předmětné zkušební tratě je to ale velice jednoduché. Stačí za chodu odsávacího čerpadla 5 testovaného vzorkovacího zařízení přivést přímo a pouze do nástavce 14 zkušební trati jistou hmotnost škodliviny prostřednictvím dávkovače 17. Stejná hmotnost musí projit i hubicí 3 sondy. Přičemž pro potřeby testování není podstatné, jak velká hmotnost se do nástavce 14 dávkuje, protože účelem je zjistit účinnost záchytu, do kterého je zahrnut i případný depozit. Znamená to, že v žádném případě nemusí být vstupní hmotnost škodliviny v relaci s výsledkem první fáze, tedy v relaci s kvalitou dodržování izokinetického poměru. Pro dobrou funkci zachycovače 12 je ale samozřejmě výhodné, aby bylo v hubici 3 dosahováno alespoň rámcově reálných hodnot koncentrace škodliviny. Jinak by neúměrně vysoká koncentrace mohla např. ovlivnit účinnost funkce samotného zachycovače 12.

Pro druhou fázi testování musí mít nástavec 14 alespoň jeden dávkovač 17 škodliviny. Průtokoměr 16 obsahovat nemusí. Vzhledem k tomu, že hodnota průtoku je pro testování druhé fáze vedlejším parametrem, stačí koncentraci škodliviny nastavit jen přibližně, podle údajů měřiče 9 průtoku vzorkovacího zařízení. Přesně je nutno při druhé fáze znát celkovou hmotnost škodliviny.

Při skutečném měření emisí jsou samozřejmě obě fáze vzorkování na sobě závislé. Spojuje jak časová souvislost daná kontinuálním průchodem vzorku aerosolu vzorkovacím zařízením, tak i celý komplet souvislostí spojených se zachycením hmotnosti škodliviny Navrhované konstrukční řešení zkušební tratě při respektování podstaty obou fázi vzorkování však umožňuje testovat tyto fáze odděleně jak z časovém aspektu, tak i po stránce sledováni pohybu hmotnosti škodliviny. Nezávislost fázi na sobě pro testování druhé fáze znamená, že intenzita odsáváni vzduchu nemusí být přesně sledována. Dokonce nemusí být ani řízena simulátorem prouděni. To znamená, že odsáváni lze vhodně řídit, s ohledem na dosahovanou hodnotu koncentrace škodliviny, na ústředně vzorkovacího zařízeni ručně nebo lze volit i konstantní nastaveni odsávání.

Posledním úkolem při testování druhé fáze vzorkování je požadavek znát množství škodliviny zachycené v zachycovači 12. To závisí na konstrukčních • · · · ·«· · · · a • · · · a a · a a a · a materiálových parametrech zachycovače 12 a na kvalitě práce obsluhy testovaného vzorkovacího zařízení. Dále i na kvalitě provedeného analytického rozboru pro určení hmotnosti zachycené škodliviny. Tato navazující analytická část už ale nespadá podle definice do oblasti vzorkování. Nicméně je nevyhnutelná pro hodnocení kvality vzorkováni. Jistou komplikací při zjišťování skutečně zadrženého množství škodliviny v zachycovači je, že analytická část nemusí mít obecně 100% účinnost zjištění konkrétní škodliviny v matrici zachycovače 12. Existují však standardní metody jak účinnost a přesnost analytického rozboru stanovit. V tom případě známá účinnost analytického rozboru a rozborem identifikovaná hmotnost záchytu umožni vyjádřit skutečnou hmotnost škodliviny v zachycovači 12. Poměr mezi touto hmotnosti a hmotností škodliviny vstupující do ústí hubice je parametrem pro hodnocení kvality záchytu škodliviny. Obě fáze lze testovat i současně, i když mezi nimi z hlediska hmotnosti škodliviny souvislost ani v tomto případě není. Při tomto provedení zkušební tratě musí být v činnosti simulátor prouděni a nástavec musí obsahovat minimálně průtokoměr a nejméně jeden dávkovač škodliviny.

Principiálně lze měřicí trať použít i na testování dalších typů sestav vzorkovacího zařízeni uváděných v příslušných technických normách. Technické řešení zkušební tratě umožňuje testovat vzorkovací zařízení s více škodlivinami vyskytujícími se v pevném, kapalném či plynném skupenství a s různým počtem zachycovačů pracujících na principu filtrace, absorpce, adsorpce či na kombinaci těchto funkcí. Základní kritéria pro vyhodnocení kvality vzorkováni předepisují příslušné technické normy. Vytvoření ostatních kritérií související s konstrukcí navrhované zkušební trati je otázkou metodiky testování, což není předmětem tohoto vynálezu.

Průmyslová využitelnost

Zkušební trať lze využívat za účelem vývoje nových typů vzorkovacích zařízení, pro verifikaci metod měřeni emisí, na ověřováni kvality vzorkování pro účely akreditace apod.

Claims (6)

1. Zkušební trať k testování vzorkovacího zařízení pro odběr vzorků emisi pracujícího s izokinetickým odběrem vzorků, vyznačující se tím, že sestává z trubkovitého nástavce (14) opatřeného prútokoměrem (16) a alespoň jedním dávkovačem (17) škodliviny a zakončeného hermetickou spojkou (13) pro připojeni testovaného zkušebního zařízeni, a dále ze simulátoru (20) prouděni se signálovým výstupem pro připojení na ústřednu (6) testovaného vzorkovacího zařízení.

2. Zkušební trať k testování vzorkovacího zařízení pro měření emisí pracujícího s izokinetickým odběrem vzorků, vyznačující se tím, že sestává z trubkovitého nástavce (14) opatřeného prútokoměrem (16) a hermetickou spojkou (13) pro připojení hubice testovaného zkušebního zařízení a dále ze simulátoru (20) prouděni se signálovým výstupem pro připojení na ústřednu (6) testovaného vzorkovacího zařízení.

3. Zkušební trať k testování vzorkovacího zařízeni pro měření emisí pracujícího s izokinetickým odběrem vzorků, vyznačující se tím, že sestává z trubkovitého nástavce (14) opatřeného alespoň jedním dávkovačem (17) škodliviny a hermetickou spojkou (13) pro připojení testovaného zkušebního zařízení.

4. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že trubkový nástavec (14) je opatřen ohřívačem (18) nosné vzdušiny a/nebo zvlhčovačem (19) nosné vzdušiny a/nebo čidlem (22) teploty a/nebo pomocným čerpadlem.

5. Zkušební trať podle nároku 1 nebo 2 nebo 4, vyznačující se tím, že signálový výstup simulátoru (20) proudění anebo výstup čidla (22) teploty a/nebo průtokoměru (16) a ovládací vstupy dávkovačů (17) škodlivin a/nebo ohřívače (18) nosné vzdušiny a/nebo zvlhčovače (19) nosné vzdušiny jsou napojeny na řídící jednotku (21) zkušební tratě.

6. Zkušební trať podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že výstup čidla (22) teploty a ovládací vstupy průtokoměru (16) a/nebo dávkovačů (17) škodlivin a/nebo ohřívače (18) nosné vzdušiny a/nebo zvlhčovače (19) nosné vzdušiny jsou napojeny na řídící jednotku (21) zkušební tratě.